基于仿真和试验的集成排气歧管及热端耐久性研究

摘要

为了汽油发动机降排放,减尺寸和节省成本的需要,在小型汽油机中,集成式排气歧管应用得越来越广泛.本文基于一款集成排气歧管及热端开发工作,为了保证排气歧管及热端的耐久性能,对其进行了一系列的耐久性仿真分析和试验工作.首先,对整个热端进行了稳态和瞬态传热分析,其中在进行增压器温度场仿真时,为了模拟增压器内涡后气体由于涡轮旋转导致的旋转状态,采用编程方式来对这部分气体进行速度分解,进而将程序嵌入流体分析软件来实现对气体旋转状态的模拟.基于温度场分析结果,进行了排气热端热模态分析,非线性应力分析和高周疲劳分析,分析结果表明,排气歧管及热端耐久性各项指标都满足要求.为了验证仿真方法和分析结果,进行了相关的温度场和振动试验,温度场和振动试验和仿真结果吻合得很好.最后,在发动机台架上进行了相关的耐久试验,缸盖和排气热端未出现失效现象,增压器垫片也未出现吹蚀现象,这也间接的证明了高周疲劳以及垫片密封分析等耐久性分析指标.